TWI435968B

TWI435968B - Washing device of the washing machine

Info

Publication number: TWI435968B
Application number: TW100107595A
Authority: TW
Inventors: Masaaki Hirai; Akiyuki Yokoyama
Original assignee: Toshiba Kk
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2014-05-01
Also published as: JP4951077B2; TW201200676A; KR101185695B1; US8943860B2; CN102191662B; JP2011182935A; KR20110102190A; US20110214455A1; CN102191662A

Description

洗衣機之制振裝置

本發明之實施形態係關於一種抑制洗衣機產生之振動之制振裝置。

本申請案係基於且主張2010年3月8日申請之日本專利申請案第2010-051109號的優先權的權益，該申請案之全文以引用的方式併入本文。

通常，洗衣機中洗滌物於洗滌槽內部偏向一側，會對洗滌槽施加不平衡負載。由該不平衡負載所導致之洗滌槽之振動為影響洗衣機動作之重要問題。特別是，當脫水運轉中之滾筒之轉數不斷上升，通過洗滌槽之支撐系統之共振頻率時，洗滌槽之左右搖晃容易加劇，導致洗滌槽與框體接觸而發生錯誤，成為脫水運轉停止之原因。

為防止於共振點下之振動增加，有效的是向懸架等洗滌槽支撐系統附加較大之阻尼器(damper)。但是，因支撐系統之阻尼器附加具有在高於共振頻率之頻率範圍內使振動之傳達量增加之特性，故而有在脫水運轉速度達到高速時，於抑制洗滌槽之振動之同時而向洗衣機框體傳達非常劇烈之振動之可能性。因此，無法附加如充分抑制共振振動之較大之阻尼器。

對於此種課題，一般認為：於洗衣機框體與洗滌槽之間，在洗滌槽之下表面及側面配置具有主動制振裝置之振動絕緣機構，藉此防止洗滌槽振動之增加，且抑制向洗衣機框體側之振動傳達(參照日本專利特開平11-179091號公報)。

然而，於上述專利文獻之制振裝置中，因於洗滌槽與洗衣機框體之間，在洗滌槽之下表面及側面配置振動絕緣機構，故需要用於配置之空間。因此，不得不將洗衣機框體之尺寸設為較大或將洗滌槽之體積設為較小，從而存在空間效率惡化之課題。又，若為了確保空間而僅於側面配置振動絕緣機構，則存在因洗滌槽於上下方向振動而導致無法充分發揮左右方向之振動絕緣機構之性能之課題。

本發明係鑒於上述情形而完成者，其目的在於提供一種不受洗滌槽之上下方向之振動之影響，以簡單之構成防止洗滌槽及洗衣機框體之水平方向之振動的洗衣機之制振裝置。

根據本實施形態，本發明之洗衣機之制振裝置包括：內部收容洗滌物之滾筒，收容上述滾筒且由支撐機構而相對於洗衣機之框體而支撐之洗滌槽，旋轉驅動上述滾筒之驅動馬達，檢測上述洗滌槽之水平方向加速度之加速度檢測機構，固定於上述洗衣機框體之線性致動器，連接上述線性致動器之可動軸與上述洗滌槽之間的力傳達機構，及控制上述線性致動器之驅動力之控制機構。

上述線性致動器相對於上述洗衣機框體產生水平方向之驅動力。

上述力傳達機構將上述線性致動器所產生之水平方向之驅動力傳達至上述洗滌槽，機械地吸收前後方向、上下方向之相對位移。

上述控制機構根據由上述加速度檢測機構所檢測出之水平方向加速度，控制上述線性致動器之驅動力。

根據本發明之實施形態之洗衣機之制振裝置，可不受洗滌槽之水平方向以外之方向之振動的影響，以簡單之構成防止洗滌槽及洗衣機框體之水平方向之振動。

(實施例1)

以下，一面參照圖1~4一面對本發明之實施例1進行說明。

圖1係滾筒式洗滌乾燥機100(以下稱為洗衣機100)之自其背面觀察所得之概略構成圖。圖2係洗衣機100之自其側面觀察所得之概略構成圖。

形成洗衣機100之外殼之洗衣機框體31具有於前表面開口成圓形之洗滌物出入口。該洗滌物出入口藉由門而開閉。於洗衣機框體31之內部配置有背面封閉之有底圓筒狀之洗滌槽32。於該洗滌槽32之背面中央部藉由螺固而固著有作為洗濯用馬達之永久磁石馬達34之定子。洗滌槽32藉由配置於洗滌槽32之下部之2根下方支撐部35、及配置於洗滌槽32之上部之上方支撐部36而與洗衣機框體31靈活地支撐著。洗滌槽32藉由後述之水平方向振動抑制部101而與洗衣機框體31連接。又，作為對洗滌槽32之加速度進行檢測之加速度檢測機構的加速度感測器21設置於洗滌槽32之任意位置。

永久磁石馬達34之旋轉軸係中後端部固定於永久磁石馬達34之轉子。永久磁石馬達34之前端部向洗滌槽32內突出。背面封閉之有底圓筒狀滾筒33以相對於洗滌槽32而成為同軸狀之方式固定於旋轉軸之前端部。該滾筒33藉由永久磁石馬達34之驅動而與旋轉軸一體性地旋轉。於滾筒33設置有可使空氣及水流通之複數個流通孔、及用於進行滾筒33內之洗滌物之攪動或分散的複數個折流板。

水平方向振動抑制部101包括固定於洗滌槽32側之第1球面連桿部11、固定於洗衣機框體31側之線性致動器1、固定於線性致動器1之可動軸2側之第2球面連桿部12、及連接於第1球面連桿部11與第2球面連桿部12之間的連接構件13。第1球面連桿部11包含固定於洗滌槽32側之內球及沿該內球之外周部滑動之外部罩殼。連接構件13之一端固定於該外部罩殼。第2球面連桿部12與第1球面連桿部11為同一機構，連接構件13之另一端固定於第2球面連桿部12之外部罩殼。

線性致動器1例如為線性馬達1，線性馬達框體4經由固定用托架3固定於洗衣機框體31。線性馬達1設置於水平方向，成為可動軸2於水平方向可動之構成。圖3係表示線性馬達1之構成之圖。於具有圓筒剖面之線性馬達框體4之內部將用於產生交流磁場之定子線圈7配置為圓筒狀。於線性馬達框體4之中心軸配置有棒狀可動軸2，該棒狀可動軸2在周圍列配置有永久磁石8。於線性馬達框體4之兩端附近配置有用於滑動支撐可動軸2之滑動子9。滑動子9滑動自如地支撐可動軸2。

第1球面連桿部11連結固定於洗滌槽32之洗滌槽側構件14與連接構件13之一端。該第1球面連桿部11藉由上述機構而可於上下方向旋動。第2球面連桿部12連結配置於線性馬達1之可動軸2之前端的可動軸側構件15與連接構件13之另一端。該第2球面連桿部12亦藉由上述機構而可於上下方向旋動。由第1球面連桿部11、第2球面連桿部12及連接構件13構成將線性馬達1之驅動力傳達至洗滌槽32之力傳達機構。再者，因第1球面連桿部11只要構成所謂之萬向接頭即可，故而亦可將外部罩殼固定於洗滌槽32側，將連接構件13之一端固定於內球。即，只要將第1球面連桿部11之連桿之一方固定於洗滌槽32，另一方固定於連接構件13之一端即可。這對於第2球面連桿部12亦相同。

線性馬達1與用於驅動可動軸2之伺服驅動器22連接。伺服驅動器22與即時地輸出線性馬達1之驅動力指令信號之制振控制裝置23連接。制振控制裝置23與上述加速度感測器21連接。制振控制裝置23根據來自加速度感測器21之加速度信號，實施特定之制振控制運算後即時地將線性馬達1之驅動力指令信號輸出至伺服驅動器22。伺服驅動器22接收來自制振控制裝置23之信號，從而驅動線性馬達1之可動軸2。於圖1中，將制振控制裝置23及伺服驅動器22配置於洗衣機100之外部，但亦可設置於洗衣機100之內部。

於圖1之制振控制裝置23中表示制振控制運算法之一例，其係根據自設置於洗滌槽32之加速度感測器21所輸出之加速度信號，並利用線性馬達1產生用於降低洗滌槽32之振動之驅動力。加速度信號經由制振控制裝置23之A/D轉換器24、低通濾波器25、高通濾波器26、積分器27、增益乘法器28及D/A轉換器29，而轉換為線性馬達1之驅動力指令信號。將該驅動力指令信號輸出至線性馬達1之伺服驅動器22。線性馬達1根據該驅動力指令信號，即時地產生洗滌槽32之水平振動控制用之驅動力。

其次，對本實施例之作用進行說明。

於洗衣機運轉時，若由於滾筒33內部之洗滌物之不平衡負載導致洗滌槽32於水平方向振動，則加速度感測器即時地檢測到該振動加速度，並將加速度信號輸出至制振控制裝置23之A/D轉換器24。A/D轉換器24對加速度信號進行A/D轉換後將其輸出至低通濾波器25。低通濾波器25去除所輸入之加速度信號中會對制振控制產生不良影響之高頻雜訊成分後將其輸出至高通濾波器26。高通濾波器26去除所輸入之加速度信號中會對制振控制產生不良影響之DC(Direct Current，直流電)成分後將其輸出至積分器27。若將該高通濾波器26之截止頻率設定為充分低於洗滌槽32之振動之頻率則較佳。利用至此之處理可獲得已去除會對制振控制產生不良影響之成分之純的加速度信號。積分器27藉由對該純的加速度信號進行積分而將其轉換為洗滌槽32之水平方向之振動速度信號後，輸出至增益乘法器28。增益乘法器28對振動速度信號乘以特定之增益後將其輸出至D/A轉換器29。D/A轉換器29對所輸入之信號進行D/A轉換後，將其作為驅動力指令信號而輸出至伺服驅動器22。

伺服驅動器22根據自制振控制裝置23所輸出之驅動力指令信號，控制線性馬達1之定子線圈7之電流，從而使可動軸2產生基於驅動力指令信號之水平方向之驅動力。當線性馬達產生驅動力時，線性馬達1之可動軸2作動，該力經由第2球面連桿部12、連接構件13、及第1球面連桿部11而沿水平方向施加至洗滌槽32。

其次，對設置第1球面連桿部11、連接構件13、第2球面連桿部12之作用效果進行說明。

洗滌槽32存在複數個振動模式，除洗滌槽32於水平方向振動之模式以外，亦有洗滌槽32於上下方向振動之模式、於前後方向振動之模式、及於繞重心之旋轉方向振動之模式等。此處，水平方向係指圖1之紙面之左右方向，前後方向係指面向紙面而垂直之方向。於圖4(A)、(B)表示洗滌槽32於上下方向振動之模式發生之情形時的第1球面連桿部11、連接構件13、及第2球面連桿部12之移動。如圖4(A)所示，若洗滌槽32由於振動而向上方移位，則固定於洗滌槽32側之第1球面連桿部11與洗滌槽32同樣地向上方移動。另一方面，固定於線性馬達1之可動軸2側之第2球面連桿部12因固定於線性馬達1，故而高度一直為固定。因此，雖然於第1球面連桿部11與第2球面連桿部12之相對高度發生位移，但因兩個球面連桿部分別於上下方向自如旋動，故而各連桿部分別僅以固定量旋動，機械地吸收洗滌槽32與線性馬達1之高度之位移。同樣地，如圖4(B)所示，即便洗滌槽32由於振動而向下方移位，但因兩個球面連桿部分別於上下方向自如旋動，故而各連桿部僅以固定量旋動，機械地吸收洗滌槽32與線性馬達1之相對之高度之位移。因此，即便洗滌槽32於上下方向振動，亦可防止其影響傳到線性馬達1側。進而，亦不會由於來自線性馬達1之驅動力而使洗滌槽32於上下方向振動。

再者，若仔細觀察，因當於第1球面連桿部11與第2球面連桿部12之高度發生位移時，連接兩者之連接構件13相對於水平而成為傾斜，故而不僅上下方向之相對距離而且水平方向之相對距離亦發生變化，從而於水平方向產生少量之分力成分。然而，因相對於第1球面連桿部11與第2球面連桿部12之間的距離，洗滌槽32之上下位移量非常小，故而實際上幾乎可忽視該量。再者，於無法忽視該影響之狀況發生之情形時，藉由將第1球面連桿部11與第2球面連桿部12之間的距離設定為儘可能長，可減小該影響。

根據本實施例之構成，對於洗滌槽32之水平方向振動，因洗滌槽32之振動直接傳達至線性馬達1，故而可利用線性馬達1之驅動力來制振。另一方面，於洗滌槽32向除水平方向以外之上下方向或前後方向振動之情形時，藉由具有第1球面連桿部11、連接構件13、及第2球面連桿部12，因振動而產生之位移不會直接傳達至線性馬達1。即，對於洗滌槽32之上下振動、前後振動，藉由各自之球面連桿部之旋動吸收該位移。另一方面，對於水平振動，球面連桿部不動作而成為等同於直接連接線性馬達1之可動軸2與洗滌槽32之狀態，可無損失地將線性馬達1之驅動力供給至洗滌槽32。

又，於使用上述控制方法之情形時，若洗滌槽32發生水平振動，則會向洗滌槽32施加與該水平振動成比例之制振力。藉由該控制，特別於洗滌槽32之水平方向之共振頻率下，可大幅度地抑制洗滌槽32之振動增加，從而可發揮高制振效果。又，即便於高於共振頻率之頻率下，亦可抑制振動。於設置有油壓阻尼器等之情形時，當進入高速旋轉時，會導致振動傳達至框體，但於本實施例中，藉由進行上述控制，於共振頻率以外之頻率下不會使振動增加。

(實施例2)

參照圖5對本發明之實施例2進行說明。再者，對於與上述實施例1相同之部分省略說明，僅對不同之部分進行說明。

本實施例之水平方向振動抑制部102包括：固定於洗滌槽32側之第1球面連桿部11，固定於洗衣機框體31側之第3球面連桿部16，及配置於第1球面連桿部11與第3球面連桿部16之間的線性馬達1。第3球面連桿部16包括固定於洗衣機框體31側之內球及沿該內球之外周部滑動之外部罩殼。線性馬達框體4之下部固定於該外部罩殼。

第1球面連桿部11係連結固定於洗滌槽32之洗滌槽側構件14與線性馬達1之可動軸2之頂端者。該第1球面連桿部11可於上下方向旋動。第3球面連桿部16係連結固定於洗衣機管體31之洗衣機框體側構件17與線性馬達框體4者。該第3球面連桿部16藉由上述機構可於上下方向旋動。由第1球面連桿部11與第3球面連桿部16構成將線性馬達1之驅動力傳達至洗滌槽32之力傳達機構。再者，亦可與實施例1相同，為將第3球面連桿部16之內球固定於線性馬達框體4之下部的構成。

以下對本實施例之作用進行說明。

若於洗衣機運轉時洗滌槽32於上下方向移位，則固定於洗滌槽32側之第1球面連桿部11配合著洗滌槽32之運動而於上下方向移位。另一方面，固定於洗衣機框體31之第3球面連桿部16於上下方向並不移位。因此，雖然由於振動而於第1球面連桿部11與第3球面連桿部16之相對之高度發生位移，但因兩個球面連桿部分別於上下方向自如旋動，故各連桿部分別僅以固定量旋動，機械地吸收該位移。

根據本實施形態之構成，對於洗滌槽32之水平方向振動，因洗滌槽32之振動直接傳達至線性馬達1，故可利用線性馬達1之驅動力進行制振。另一方面，於洗滌槽32向水平方向以外之上下方向或前後方向振動之情形時，藉由具有第1球面連桿部11、第3球面連桿部16，由於振動而產生之位移不會直接傳達至線性馬達1。即，對於洗滌槽32之上下振動、前後振動，藉由各自之球面連桿部之旋動吸收該位移，對於水平振動，球面連桿部不動作而成為等同於直接連接線性馬達1之可動軸2與洗滌槽32之間的狀態，可無損失地將線性馬達1之驅動力供給至洗滌槽32。

又，於本實施例中，因線性馬達1兼作實施例1之連接構件13，故而無需設置連接構件13，可於較小安裝空間內設置制振裝置。

(實施例3)

參照圖6對本發明之實施例3進行說明。再者，對於與上述實施例1相同之部分省略說明，僅對不同之部分進行說明。

於圖6表示該實施例之構成圖。又，於制振控制裝置40中表示制振控制之運算法。再者，實施例1所記述之A/D轉換器24、低通濾波器25、高通濾波器26、及D/A轉換器29係省略該等之記述。於本實施例之洗滌槽32設置有測定洗滌槽32之下部附近之水平方向之加速度的第1加速度感測器41、及測定洗滌槽32之上部附近之水平方向之加速度的第2加速度感測器42。將來自第1加速度感測器41之加速度信號及來自第2加速度感測器42之加速度信號輸入至制振控制裝置40。

制振控制裝置40之第1積分器43a對來自第1加速度感測器41之加速度信號進行積分而轉換為速度信號後，輸出至第1增益乘法器44a及第2積分器43b。第1增益乘法器44a對速度信號乘以特定之增益後輸出至加法器45。第2積分器43b對速度信號進行積分而轉換為位移信號後，輸出至第2增益乘法器44b。第2增益乘法器44b對位移信號乘以特定之增益後輸出至加法器45。

制振控制裝置40之第3積分器43c對來自第2加速度感測器42之加速度信號進行積分而轉換為速度信號後，輸出至第3增益乘法器44c及第4積分器43d。第3增益乘法器44c對速度信號乘以特定之增益後輸出至加法器45。第4積分器43d對速度信號進行積分而轉換為位移信號後，輸出至第4增益乘法器44d。第4增益乘法器44d對位移信號乘以特定之增益後輸出至加法器45。

此處，各增益乘法器44a、44b、44c、44d之增益係使用依據洗滌槽32之振動特性之數值模式而適當地設計而成者。

加法器45運算出所輸入之上述四個信號之和後將其作為線性馬達1之驅動力指令信號而輸出至伺服驅動器22。

伺服驅動器22根據自制振控制裝置40所輸出之驅動力指令信號，控制線性馬達1之定子線圈7之電流，從而使可動軸2產生基於驅動力指令信號之水平方向之驅動力。當線性馬達1產生驅動力時，線性馬達1之可動軸2作動，該力經由第2球面連桿部12、連接構件13、及第1球面連桿部11而沿水平方向施加至洗滌槽32。

其次，對本實施例之作用進行說明。為表示一例而於第1~第4增益乘法器44a、44b、44c、44d中，將第1增益乘法器44a與第3增益乘法器44c之增益設定為0.5，並將第2增益乘法器44b與第4增益乘法器44d之增益設定為0，對此情形之效果進行說明。又，將自第1加速度感測器41至洗滌槽32之重心45為止之距離L1設為等於自第2加速度感測器42至洗滌槽32之重心45為止之距離L2。

於此狀態下，於無洗滌槽32之繞重心之旋轉振動，而僅於水平方向振動之情形時，來自第1加速度感測器41之加速度信號與來自第2加速度感測器42之加速度信號相等，分別對兩者進行積分，並乘以0.5之增益後相加所得之信號係與實施形態1之一個感測器之情形一樣，效果亦完全等同。

另一方面，於洗滌槽32於水平方向不振動，僅進行繞重心之旋轉振動之情形時，來自洗滌槽32之下部之第1加速度感測器41的加速度信號與來自洗滌槽32之上部之第2加速度感測器42的加速度信號彼此大小相等，而方向相反。此時，分別對兩者進行積分，並乘以0.5之增益後進行加算所得之信號係相互抵消成為0，從而制振力成為0。

因此，若進行本實施例之控制，可僅抽出洗滌槽32之水平振動成分，產生對其之制振力，對於洗滌槽32之繞重心之旋轉振動，不產生不必要之制振力。

於因安裝空間之限制等，而不得不向洗滌槽32下部供給來自線性馬達1之驅動力之情形時，有由於該制振力而激發洗滌槽32之旋轉振動之虞。於該情形時，藉由進行本實施形態之控制，可緩和其影響，實現穩定之洗滌槽32之水平方向振動制振。

(實施例4)

參照圖7對本發明之實施例4進行說明。

圖7(A)係表示脫水時之滾筒33之旋轉速度的時間變化，圖7(B)係表示洗滌槽32之水平振動量之時間變化。圖7(C)係表示洗滌槽32之上下振動量之時間變化。如圖7(A)所示，自脫水運轉開始至停止為止的運轉模式根據洗滌槽32之內部之洗滌物的狀態而變化。旋轉速度階段性地逐漸上升，將最高速度下之高速脫水實施特定時間後，脫水作業完成。

如圖7(B)所示，於轉數在低~中速區域中時，因接近於水平方向之共振頻率，故而水平方向之振動增大。另一方面，如圖7(C)所示，若超出該速度區域，則因通過洗滌槽32之上下方向之共振頻率，故而上下方向之振動增大。

於本實施形態中，設置有檢測滾筒33之轉數之機構，根據旋轉速度，僅於包含相當於滾筒33之水平振動之共振頻率之轉數的特定之轉數範圍即低~中速區域內進行制振控制，於低~中速區域以上之上下振動成為主要之轉數下停止制振控制。

藉此，於水平振動較大之範圍內，藉由進行上述實施例之制振控制，可大幅度地降低水平振動。並且，藉由於超出水平振動之共振頻率之區域中停止制振控制，從而可減少制振裝置之消耗電力。

以上，對本發明之發明實施例進行了說明，但可分別組合該等之實施例，又，亦不限於各實施例所示之構成，而可於不脫離各實施例中用於獲得本發明之效果之構成的主旨之範圍內，改變各構成材料、配置等。

例如，亦可將第1球面連桿部11相對於洗滌槽32而固定之固定部的位置作為重心位置。藉此，可防止用於制振之來自線性馬達1之驅動力成為繞重心之旋轉動作，從而水平方向之制振控制之穩定性提高。

又，對於各連桿部而言，不僅向上下方向之旋動，亦可向前後方向等多個方向旋動者亦可獲得上述效果。

又，上述實施形態中例舉了滾筒33式洗滌乾燥機，但應用於立式洗衣機亦有效果。

1．．．線性致動器、線性馬達

2．．．線性致動器之可動軸

3．．．固定用托架

4．．．線性馬達框體

7．．．定子線圈

8．．．永久磁石

9、9．．．滑動子

11．．．第1球面連桿部

12．．．第2球面連桿部

13．．．連接構件

14．．．洗滌槽側構件

15．．．可動軸側構件

16．．．第3球面連桿部

17．．．洗衣機框體側構件

21．．．加速度感測器

22．．．伺服驅動器

23．．．制振控制裝置

24．．．A/D轉換器

25．．．低通濾波器

26．．．高通濾波器

27．．．積分器

28．．．增益乘法器

29．．．D/A轉換器

31．．．洗衣機框體

32．．．洗滌槽

33．．．滾筒

34．．．永久磁石馬達

35、35．．．下方支撐部

36．．．上方支撐部

40．．．制振控制裝置

41．．．第1加速度感測器

42．．．第2加速度感測器

43a．．．第1積分器

43b．．．第2積分器

43c．．．第3積分器

43d．．．第4積分器

44a．．．第1增益乘法器

44b．．．第2增益乘法器

44c．．．第3增益乘法器

44d．．．第4增益乘法器

45．．．加法器

45．．．重心(G)

100．．．滾筒式洗滌乾燥機、洗衣機

101、102．．．水平方向振動抑制部

L1．．．自第1加速度感測器起至洗滌槽之重心為止的距離

L2．．．自第2加速度感測器起至洗滌槽之重心為止的距離

圖1係本發明之實施例1之滾筒式洗滌乾燥機之自其背面觀察所得的概略構成圖。

圖2係本發明之實施例1之滾筒式洗滌乾燥機之自其側面觀察所得的概略構成圖。

圖3係表示線性馬達之構成之概略構成圖。

圖4A、4B係表示本發明之實施例1之滾筒式洗滌乾燥機之制振動動作的概略構成圖。

圖5係本發明之實施例2之滾筒式洗滌乾燥機之自其背面觀察所得的概略構成圖。

圖6係本發明之實施例3之滾筒式洗滌乾燥機之自其背面觀察所得的概略構成圖。

圖7A、7B、7C係表示本發明之實施例4之滾筒式洗滌乾燥機之滾筒之振動量的圖。